طناب ساخته شده از تار عنکبوت. اهمیت تارها در زندگی عنکبوت ها چیست؟ ترکیب تار عنکبوت

مزایای عملی وب

هر بسیاری از ما به خوبی از وب آگاه هستیم: بارها و بارها در جنگل و حتی در خانه خود با تار عنکبوت مواجه شده ایم. تارهای عنکبوت را با جارو از گوشه بیرون می کشند و در جنگل، وقتی به طور اتفاقی صورت خود را در آن فرو می برند، با نارضایتی آنها را تکان می دهند.

در همین حال، تار عنکبوت یک ماده طبیعی بسیار جالب و مفید در کاربردهای عملی است که امروزه اهمیت بسیار زیاد آن توسط پلیمرهای مصنوعی متعدد تحت الشعاع قرار گرفته است.

بهترین رشته های قدیمی ترین وب در یک تکه کهربا توسط کارگران دانشگاه آکسفورد در شرق ساسکس کشف شد. سن این یافته منحصر به فرد تقریباً 140 میلیون سال تخمین زده می شود. تا این لحظه، قدیمی‌ترین عنکبوت را یک تار در یک تکه کهربا در لبنان می‌دانستند که قدمت آن به 130 میلیون سال پیش می‌رسد و قدیمی‌ترین عنکبوت در کهربا با قدمتی حدود 120 میلیون سال است. کهربا که بیش از 100 میلیون سال پیش شکل گرفت، بسیار نادر است.

دانشمندان با استفاده از مدرن ترین فناوری های اولترا میکروسکوپی توانستند قدیمی ترین تار عنکبوت را شناسایی کنند که طول رشته های آن کمی بیشتر از یک میلی متر بود. جالب اینجاست که تار شبیه به تار عنکبوت های مدرن است. محل رزوه های کشف شده این امکان را فراهم می کند که ثابت شود آنها پشتیبان هایی برای وب گوی هستند. همان قطعه کهربا دو کلاف تار عنکبوت باستانی را حفظ کرد.

با تشکر از این کشف، دیرینه‌بیولوژیست‌هایی که آن را مطالعه کردند، پیشنهاد کردند که عنکبوتیان در واقع موجودات باستانی‌تری نسبت به آنچه قبلاً تصور می‌شد هستند. پیش از این، اعتقاد بر این بود که توزیع گسترده حشرات پرنده، که به عنوان طعمه عنکبوتیان خدمت می کردند، ناشی از ظهور گیاهان گلدار در سیاره ما است. پس از مطالعه اکتشاف دانشمندان آکسفورد، پیشنهاد شد که قدیمی ترین عنکبوتیان با بافتن تارهای روی سطح خاک، حشرات خزنده و جهنده را شکار می کردند.

علاوه بر تار عنکبوت، همان تکه کهربا ذرات زغالی پوست سوخته و شیره درخت مخروطی را حفظ کرد. احتمالاً درخت رزینی آزاد کرد که تار عنکبوت را جذب کرد و متعاقباً در طی آتش سوزی جنگل به کهربا تبدیل شد.

خود عنکبوت ها از تارها برای ساختن پناهگاه ها، لانه های آستر، تورها و پیله های تخم مرغ استفاده می کنند. مردان برای تولید مثل از آن یک شبکه اسپرم می سازند. در بچه‌های برخی از عنکبوت‌ها، تارهای بلند تار به عنوان چتر نجات در هنگام پراکنده شدن توسط باد عمل می‌کنند. عنکبوت در هنگام ساخت توری گیر ابتدا قاب و نخ های شعاعی را می کشد، سپس یک نخ مارپیچ نگهدارنده موقت می گذارد و تنها پس از آن یک توری چسب مارپیچ می بافد، پس از آن برش نخ نگهدارنده را گاز می گیرد.

تار عنکبوت یک پروتئین غنی شده از گلیسین، آلانین و سرین است. در داخل غده عنکبوتیه به شکل مایع وجود دارد. هنگامی که از طریق لوله‌های چرخان متعددی که روی سطح زگیل‌های عنکبوتیه باز می‌شوند ترشح می‌شود، ساختار پروتئین تغییر می‌کند و در نتیجه به شکل یک رشته نازک سخت می‌شود. متعاقباً، عنکبوت این نخ‌های اولیه را به یک فیبر شبکه ضخیم‌تر می‌بافد.

ستون فقرات شبکه از دو پروتئین تشکیل شده است: اسپیدروین-1 قوی تر و اسپیدروین-2 الاستیک تر. این ترکیبی از ویژگی های آنهاست که ویژگی های منحصر به فرد وب را تعیین می کند.

تار می تواند تا چندین میلی متر قطر داشته باشد و از رشته های بسیار نازک تشکیل شده است. وب فوق العاده نازک و سبک است. برای محاصره کردن خط استوای سیاره ما فقط 340 گرم طول می کشد!

دانشمندان بیشترین علاقه را به رشته قاب وب دارند که به طور غیرعادی قوی و کشسان است. تعداد کمی از مردم می دانند که نخ عنکبوت از نظر استحکام نزدیک به نایلون است - استحکام کششی آن بین 40 تا 260 کیلوگرم بر میلی متر مربع است که چندین بار قوی تر از فولاد است. اگر قطر تار 1 میلی متر بود، می توانست باری با وزن تقریبی 200 کیلوگرم را تحمل کند. سیم فولادی با همان قطر می تواند به میزان قابل توجهی کمتر تحمل کند: 30-100 کیلوگرم، بسته به نوع فولاد. علاوه بر این، به طور غیر معمول الاستیک است.

جالب اینجاست که وقتی وب خیس می شود، به شدت منقبض می شود (به این پدیده ابرانقباض می گویند). این به این دلیل رخ می دهد که مولکول های آب به فیبر نفوذ می کنند و مناطق آبدوست نابسامان را متحرک تر می کنند. اگر تار به دلیل وجود حشرات کشیده و آویزان شده باشد، در یک روز مرطوب یا بارانی منقبض می شود و در همان زمان شکل خود را بازیابی می کند.

یکی دیگر از ویژگی های غیرمعمول تار عنکبوت، مفصل بندی داخلی آن است: یک جسم معلق بر روی فیبر تار عنکبوت می تواند به طور نامحدود در یک جهت بچرخد و در عین حال نه تنها نمی پیچد، بلکه اصلاً نیروی متقابل قابل توجهی ایجاد نمی کند. .

همانطور که می دانید، مردم نخ های طبیعی را با نبوغ بسیار از مواد طبیعی استخراج می کردند. متعاقباً پارچه هایی از چنین نخ هایی - از پشم، پنبه، کتان، گزنه و حتی از بهترین رشته های پیله کرم ابریشم ظاهر شد. با این حال، استفاده از وب چشم اندازهای جدیدی را در این مسیر باز می کند، زیرا یک ماده عالی برای ساخت پارچه های بادوام و سبک است.

اولین تلاش برای ساخت چنین پارچه ای سه قرن پیش توسط حشره شناس فرانسوی بون انجام شد که پیشنهادات خود را برای جایگزینی ابریشم وارداتی با ابریشم عنکبوت به انجمن علمی سلطنتی ارائه کرد. به عنوان نمونه، جوراب و دستکش ساخته شده از ابریشم عنکبوت گنجانده شد. ایده این دانشمند به دلیل دشواری پرورش انبوه عنکبوت ها مورد حمایت قرار نگرفت. امروزه راه حلی برای این مشکل وجود دارد، اما ظهور تعداد زیادی از نخ های مصنوعی تقاضا برای ابریشم عنکبوت را به شدت کاهش داده است.

پارچه تار عنکبوت که از نظر استحکام، سبکی و زیبایی استثنایی است، امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد و در چین با نام «پارچه دریای شرقی» شناخته می شود. پلینزی ها از تار عنکبوت های تار بزرگ به عنوان نخ برای دوختن و بافتن وسایل ماهیگیری استفاده می کردند. در آغاز قرن هجدهم در فرانسه، دستکش ها و جوراب ها از شبکه صلیب ساخته می شد که تحسین جهانی را برانگیخت. مشخص است که تا 500 متر نخ را می توان از یک عنکبوت به طور همزمان بدست آورد. در سال 1899، آنها سعی کردند پارچه ای را برای پوشاندن یک کشتی هوایی از تار یک عنکبوت بزرگ ماداگاسکار تهیه کنند و موفق شدند نمونه ای از پارچه مجلل به طول 5 متر تولید کنند.

امروزه نخ‌های تار عنکبوت عمدتاً در صنعت اپتیکی برای اعمال ضربات متقاطع در ابزارهای نوری و به عنوان نخ در جراحی میکروسکوپی مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دلیل دارا بودن خواص باکتری‌کشی بالا می‌توانند با موفقیت در پزشکی به عنوان ماده بخیه، رباط مصنوعی و تاندون استفاده شوند. فیلم هایی برای بهبود زخم ها، سوختگی ها و غیره

سنتز این نوع پروتئین ها در آزمایشگاه غیرممکن است - آنها بسیار پیچیده هستند. با این حال، دانشمندان موفق به ایجاد نوعی آنالوگ مصنوعی با استفاده از فناوری های بیوتکنولوژیک شدند. این نخ برای استحکام توسط متخصصان مرکز تحقیقات Uglekhimvolokno در Mytishchi آزمایش شد. نخی با ضخامت فقط چند میکرون می تواند 50 تا 100 میلی گرم بار در هنگام شکست را تحمل کند. معلوم شد که فقط چهار برابر دوام کمتر از عنکبوت است و این نتیجه بسیار خوبی است. در عین حال، مقدار انرژی پارگی (الاستیسیته) این نخ در حال حاضر بیشتر از استخوان یا تاندون است.

نه تنها نخ ها، بلکه فیلم ها نیز می توانند از تار عنکبوت ساخته شوند. در این شکل است که برنامه ریزی شده است که از "وب مصنوعی" برای ساختن پوشش های شفابخش زخم ها و سوختگی ها استفاده شود که توسط بدن رد نمی شود و باعث تحریک بازسازی اپیتلیوم خود می شود.

تلاش هایی برای به دست آوردن تار عنکبوت به طور طبیعی مشابه ابریشم صورت گرفته است. حتی دستگاه‌های مختلفی برای «دوشیدن» عنکبوت و پیچاندن نخ‌های ظریف روی یک قرقره به آرامی اختراع شد.

موانع متعددی وجود داشت. اولاً ماهیت نزاع‌آمیز عنکبوت‌ها: وقتی این حیوانات در کنار هم قرار می‌گیرند، دعوا می‌کنند و یکدیگر را می‌خورند. ثانیاً، هر عنکبوت تار بسیار کمی تولید می کند: تخمین زده می شود که برای تولید 500 گرم فیبر به 27 هزار عنکبوت با اندازه متوسط ​​نیاز باشد. واضح است که بهره وری بندپایان بعید است که نیازهای صنعتی را برآورده کند. تنها یک راه وجود دارد: یاد بگیرید که آن را مصنوعی به دست آورید.

ساکنان جزایر اقیانوس آرام عنکبوت‌ها را مجبور می‌کنند تا تورهای ماهیگیری ببافند که به طور غیرمعمول قوی هستند و در آب تقریباً نامرئی هستند. و در جزیره ماداگاسکار، واقع در نزدیکی سواحل شرقی آفریقا، بسیاری از روستاییان هنوز به جای نخ از تار عنکبوت استفاده می کنند.

این فناوری که حدود صد سال پیش توسط یک واعظ فرانسوی توسعه یافت، امکان جمع آوری تارهای طلایی از میلیون ها عنکبوت ماداگاسکار را فراهم کرد.

منتقد هنری سایمون پیرز و شریک تجاری آمریکایی اش نیکلاس گودلی چندین ده کارگر را استخدام کردند تا بوم منحصر به فردی را به ابعاد 3.4 در 1.2 متر بسازند.

تامین کنندگان "نخ ها" یک میلیون عنکبوت گوی بافی (عنکبوت گوی طلایی)، متعلق به جنس نفیلا بودند. این دانشمند و کارآفرین تقریباً پنج سال از زندگی خود و حدود 500 هزار دلار را برای تولید تکه ای از شاید غیرمعمول ترین پارچه صرف کرد.

گودلی اولین بار در سال 1994 به ماداگاسکار آمد و در آنجا شرکت کوچکی را ایجاد کرد که محصولاتی از الیاف درخت نخل رافیا تولید می کرد. در سال 1999، نیکلاس اولین مجموعه کیف های مد خود را منتشر کرد (ظاهراً از همان مواد) و در سال 2005 کارخانه را تعطیل کرد و به همراه پیرس به طور کامل به تولید "پارچه عنکبوتی" روی آورد.

گودلی برای خلق این نقاشی غیرمعمول از داستان هایی در مورد چگونگی تلاش فرماندار فرانسوی یکی از استان های ماداگاسکار در قرن نوزدهم برای انجام کاری مشابه الهام گرفت. با این حال، نیکلاس به طور قطع نمی دانست که آیا این داستان ها واقعی هستند یا تخیلی.

در واقع، ابریشم عنکبوت در میان ساکنان ماداگاسکار محبوبیت خاصی ندارد (این قابل درک است، زیرا رشد کرم ابریشم "استاندارد" بسیار آسان تر است). با این حال، در قرن نوزدهم، رعایای پادشاهی مرینا هنوز تصمیم گرفتند با او همکاری کنند. محصولات ساخته شده از تار عنکبوت به اعضای خانواده های سلطنتی ارائه شد. حتی سنت خاصی در بافتن نخ وجود داشت.

کار پیرس و گودلی زمانی آغاز شد که 70 کارگر را برای جمع آوری عنکبوت های گونه Nephila madagascariensis در نزدیکی پایتخت ماداگاسکار، آنتاناناریوو، استخدام کردند.

فقط زنان یک شبکه منحصر به فرد و بادوام با رنگ طلایی ایجاد می کنند. این مجموعه در فصل بارانی انجام شد، زیرا بندپایان تارهای خود را فقط در این زمان از سال تولید می کنند (که محدودیت های بیشتری را بر روند تولید وب اعمال می کند).

برای ایجاد نوعی کارخانه ریسندگی، عنکبوت ها را در اتاقک های مخصوصی قرار می دادند که در آنجا بی حرکت نگه داشته می شدند. باید گفت که Nephila madagascariensis سمی نیستند، بلکه گزنده هستند. آنها همچنین ممکن است فرار کنند یا یکدیگر را بخورند. پیرس می‌گوید: «در ابتدا ما 20 زن داشتیم، اما به زودی به سه زن رسیدیم، اما آنها بسیار چاق بودند.

بنابراین، در نهایت، موجودات بی قرار از یکدیگر جدا شدند و به طور همزمان تعداد افراد ساکن در کارخانه افزایش یافت.

ده کارگر مشغول جمع آوری تارهای آویزان شده از اندام های چرخان عنکبوت بودند. به این ترتیب از یک فرد حدود 25 متر مواد گرانبها به دست آمد.

پیرس خاطرنشان می کند که چهارده هزار عنکبوت تقریباً 28 گرم ابریشم عنکبوت تولید می کنند و وزن کل پارچه نهایی به 1180 گرم می رسد!

در مرحله بعد، برای ایجاد نخ اولیه، بافندگان 24 تکه تار را به صورت دستی به یک نخ می‌پیچانند، سپس چهار تار اصلی را به یک نخ اصلی تبدیل می‌کنند (مجموعاً 96 قطعه) و تنها از آن پارچه را می‌بافند. می توانید تصور کنید که کار چقدر باید پر زحمت باشد.

بسیاری از کارشناسان مطمئن هستند که مواد حاصل از تار عنکبوت در میدان جنگ، جراحی و حتی فضا مفید خواهد بود. مؤسسه شیمی بیورگانیک آکادمی علوم روسیه و همچنین مؤسسه پیوند شناسی و اندام های مصنوعی علاقه مند به تهیه محصولات از پروتئین های تار عنکبوت هستند.

در طب عامیانه چنین دستور العملی وجود دارد: برای جلوگیری از خونریزی، می توانید یک تار عنکبوت را روی زخم یا ساییدگی بمالید و با دقت آن را از حشرات و شاخه های کوچک گیر کرده در آن پاک کنید. به نظر می رسد که تار عنکبوت اثر هموستاتیک دارد و بهبود پوست آسیب دیده را تسریع می کند. جراحان و پیوند شناسان می توانند از آن به عنوان ماده ای برای بخیه زدن، تقویت ایمپلنت ها و حتی به عنوان خالی برای اندام های مصنوعی استفاده کنند. با استفاده از تار عنکبوت، می توان خواص مکانیکی بسیاری از موادی که در حال حاضر در پزشکی استفاده می شود، به طور قابل توجهی بهبود بخشید.

نمایندگان راسته عنکبوتیان را می توان در همه جا یافت. اینها شکارچیانی هستند که حشرات را شکار می کنند. آنها طعمه خود را با استفاده از تار می گیرند. این فیبر انعطاف پذیر و بادوام است که مگس ها، زنبورها و پشه ها به آن می چسبند. چگونه یک عنکبوت تار می بافد، سوالی است که اغلب هنگام نگاه کردن به یک تور شکار شگفت انگیز پرسیده می شود.

وب چیست؟

عنکبوت ها یکی از قدیمی ترین ساکنان کره زمین هستند که به دلیل جثه کوچک و ظاهر خاص خود به اشتباه حشره محسوب می شوند. در واقع اینها نمایندگانی از راسته بندپایان هستند. بدن عنکبوت دارای هشت پا و دو قسمت است:

• سفالوتوراکس؛
• شکم

برخلاف حشرات، آنتن ها و گردنی ندارند که سر را از سینه جدا می کند. شکم عنکبوت نوعی کارخانه تولید تار عنکبوت است. این حاوی غدد است که ترشحی متشکل از پروتئین غنی شده با آلانین که قدرت می دهد و گلیسین که مسئول الاستیسیته است تولید می کند. طبق فرمول شیمیایی، تار عنکبوت به ابریشم حشرات نزدیک است. در داخل غدد، ترشح در حالت مایع است، اما زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد سفت می شود.

اطلاعات. ابریشم کرم ابریشم و تار عنکبوت ترکیب مشابهی دارد - 50٪ پروتئین فیبروئین است. دانشمندان دریافته اند که نخ عنکبوت بسیار قوی تر از ترشح کاترپیلار است. این به دلیل ویژگی تشکیل فیبر است

تار عنکبوت از کجا می آید؟

بر روی شکم بندپایان زگیل های عنکبوتیه وجود دارد. در قسمت بالایی آنها، کانال های غدد عنکبوتیه باز می شوند و رشته هایی را تشکیل می دهند. 6 نوع غده وجود دارد که ابریشم را برای اهداف مختلف (حرکت، پایین آوردن، درگیر کردن طعمه، نگهداری تخم ها) تولید می کنند. در یک گونه، همه این اندام ها به طور همزمان ایجاد نمی شوند، معمولا یک فرد دارای 1-4 جفت غده است.

روی سطح زگیل تا 500 لوله چرخان وجود دارد که ترشح پروتئین را تامین می کند. عنکبوت تار خود را به صورت زیر می چرخاند:

• زگیل عنکبوتی بر روی پایه (درخت، چمن، دیوار و غیره) فشار داده می شود.
• مقدار کمی پروتئین به محل انتخاب شده می چسبد.
• عنکبوت دور می شود و نخ را با پاهای عقب خود می کشد.
• برای کار اصلی از پایه های جلویی بلند و انعطاف پذیر استفاده می شود که با کمک آنها یک قاب از نخ های خشک ایجاد می شود.
• مرحله نهایی ساخت شبکه، تشکیل مارپیچ های چسبنده است.

به لطف مشاهدات دانشمندان، مشخص شد که تار عنکبوت از کجا می آید. این زگیل توسط زگیل های متحرک جفت روی شکم ایجاد می شود.

حقیقت جالب. تار بسیار سبک است، وزن نخی که زمین را در امتداد استوا می پیچد، تنها 450 گرم خواهد بود.

عنکبوت نخ را از شکم می کشد

نحوه ساخت تور ماهیگیری

باد بهترین دستیار عنکبوت در ساخت و ساز است. عنکبوتی که یک نخ نازک را از زگیل بیرون آورده است، آن را در معرض جریان هوا قرار می دهد که ابریشم یخ زده را در فاصله قابل توجهی حمل می کند. این روش مخفیانه ای است که یک عنکبوت تار بین درختان می بافد. تار به راحتی به شاخه های درخت می چسبد، با استفاده از آن به عنوان طناب، عنکبوتیان از مکانی به مکان دیگر حرکت می کند.

الگوی خاصی را می توان در ساختار وب ردیابی کرد. اساس آن یک قاب از نخ های قوی و ضخیم است که به شکل پرتوهایی که از یک نقطه منحرف می شوند مرتب شده اند. با شروع از قسمت بیرونی، عنکبوت دایره هایی ایجاد می کند و به تدریج به سمت مرکز حرکت می کند. شگفت انگیز است که بدون هیچ تجهیزاتی فاصله یکسانی را بین هر دایره حفظ می کند. این قسمت از الیاف چسبنده است و جایی است که حشرات در آن گیر می کنند.

حقیقت جالب. عنکبوت تار خودش را می خورد. دانشمندان دو توضیح برای این واقعیت ارائه می دهند - به این ترتیب، از دست دادن پروتئین در طول تعمیر تور ماهیگیری دوباره پر می شود، یا عنکبوت به سادگی آب آویزان شده بر روی نخ های ابریشمی را می نوشد.

پیچیدگی الگوی وب به نوع عنکبوتی بستگی دارد. بندپایان پایین تر شبکه های ساده ای می سازند، در حالی که بندپایان بالاتر الگوهای هندسی پیچیده ای می سازند. تخمین زده می شود که تله ای با 39 شعاع و 39 مارپیچ می سازد. علاوه بر رزوه های شعاعی صاف، مارپیچ های کمکی و گیر، رشته های سیگنال نیز وجود دارد. این عناصر ارتعاشات طعمه صید شده را گرفته و به شکارچی منتقل می کنند. اگر جسم خارجی (شاخه، برگ) برخورد کرد، صاحب کوچک آن را جدا می کند و دور می اندازد، سپس توری را باز می گرداند.

عنکبوتیان درختی بزرگ تله هایی با قطر تا 1 متر می کشند. نه تنها حشرات، بلکه پرندگان کوچک نیز به آنها می افتند.

چقدر طول می کشد تا عنکبوت تار ببافد؟

یک شکارچی از نیم ساعت تا 2-3 ساعت برای ایجاد یک تله روباز برای حشرات وقت می گذارد. زمان کارکرد آن به شرایط آب و هوایی و اندازه برنامه ریزی شده شبکه بستگی دارد. برخی از گونه ها روزانه نخ های ابریشم می بافند و این کار را در صبح یا عصر انجام می دهند که بستگی به سبک زندگی آنها دارد. یکی از عواملی که تعیین می کند عنکبوت چقدر طول می کشد تا یک تار ببافد، نوع آن است - مسطح یا حجیم. مسطح نسخه آشنای رزوه ها و مارپیچ های شعاعی است و نوع حجمی تله ای است که از توده ای از الیاف ساخته شده است.

هدف وب

تورهای ظریف فقط تله حشرات نیستند. نقش وب در زندگی عنکبوتیان بسیار گسترده تر است.

گرفتن طعمه

همه عنکبوت ها شکارچی هستند و طعمه خود را با سم می کشند. علاوه بر این، برخی از افراد ساختار شکننده ای دارند و می توانند قربانی حشرات، به عنوان مثال، زنبورها شوند. برای شکار به پناهگاه و تله نیاز دارند. الیاف چسبنده این عملکرد را انجام می دهند. آنها طعمه ای را که در تور گرفتار شده است در پیله ای از نخ ها در هم می بندند و آن را رها می کنند تا آنزیم تزریق شده آن را به حالت مایع در آورد.

الیاف ابریشم عنکبوتی نازکتر از موی انسان است، اما استحکام کششی خاص آنها با سیم فولادی قابل مقایسه است.

تولید مثل

در طول دوره جفت گیری، نرها نخ های خود را به تار ماده می چسبانند. آنها با ضربه زدن ریتمیک به الیاف ابریشم، مقاصد خود را به شریک بالقوه منتقل می کنند. ماده ای که خواستگاری می کند برای جفت گیری به قلمرو نر فرود می آید. در برخی از گونه ها، ماده جستجو برای یافتن شریک زندگی را آغاز می کند. او یک رشته با فرمون ترشح می کند که به لطف آن عنکبوت او را پیدا می کند.

خانه برای آیندگان

پیله برای تخم مرغ از ترشح ابریشمی بافته می شود. تعداد آنها بسته به نوع بندپایان 2-1000 قطعه است. ماده ها کیسه های وب را با تخم ها در مکانی امن آویزان می کنند. پوسته پیله کاملاً قوی است، از چندین لایه تشکیل شده و با ترشح مایع آغشته شده است.

عنکبوتیان در گودال خود تارهایی به دور دیوارها می بافند. این به ایجاد یک میکرو اقلیم مطلوب کمک می کند و به عنوان محافظت از آب و هوای بد و دشمنان طبیعی عمل می کند.

در حال حرکت

یکی از پاسخ ها به این که چرا عنکبوت تار می بافد این است که از نخ ها به عنوان وسیله نقلیه استفاده می کند. برای حرکت بین درختان و بوته ها، درک سریع و سقوط، به الیاف قوی نیاز دارد. عنکبوت‌ها برای پرواز در مسافت‌های طولانی به ارتفاعات مرتفع صعود می‌کنند، شبکه‌ای را آزاد می‌کنند که به سرعت سخت می‌شود و سپس با وزش باد چندین کیلومتر دور می‌شوند. اغلب، سفرها در روزهای گرم و صاف تابستان هند انجام می شود.

چرا عنکبوت به تار خود نمی چسبد؟

عنکبوت برای جلوگیری از افتادن در دام خودش، چندین نخ خشک برای حرکت ایجاد می کند. من راهم را به خوبی از پیچیدگی تورها می شناسم و او با خیال راحت به طعمه گیر کرده نزدیک می شود. معمولاً یک منطقه امن در مرکز تور ماهیگیری باقی می ماند، جایی که شکارچی منتظر طعمه می ماند.

علاقه دانشمندان به تعامل عنکبوتیان با تله های شکار آنها بیش از 100 سال پیش آغاز شد. در ابتدا پیشنهاد شد که روی پنجه های آنها روان کننده خاصی وجود دارد که از چسبیدن آنها جلوگیری می کند. هیچ تاییدی برای این نظریه پیدا نشد. فیلمبرداری با دوربین مخصوص از حرکت پاهای عنکبوت در امتداد فیبرهای ترشح یخ زده توضیحی برای مکانیسم تماس ارائه می دهد.

عنکبوت به سه دلیل به تار خود نمی چسبد:

• بسیاری از موهای الاستیک روی پاهای آن ناحیه تماس با مارپیچ چسبنده را کاهش می دهد.
• نوک پاهای عنکبوت با مایع روغنی پوشیده شده است.
• حرکت به روش خاصی رخ می دهد.

راز ساختار پاها که به عنکبوتیان کمک می کند از چسبیدن آنها جلوگیری کند چیست؟ روی هر پای عنکبوت دو پنجه نگهدارنده وجود دارد که با آن به سطح می چسبد و یک پنجه انعطاف پذیر. همانطور که حرکت می کند، نخ ها را به موهای انعطاف پذیر روی پا فشار می دهد. هنگامی که عنکبوت پای خود را بالا می برد، پنجه صاف می شود و موها تار را از بین می برند.

توضیح دیگر عدم تماس مستقیم پای عنکبوتیه و قطرات چسبنده است. آنها روی موهای پا می ریزند و سپس به راحتی روی نخ جریان می یابند. هر نظری که جانورشناسان در نظر بگیرند، این واقعیت بدون تغییر باقی می ماند که عنکبوت ها اسیر تله های چسبناک خودشان نمی شوند.

سایر عنکبوتیان مانند کنه و شبه عقرب نیز می توانند تار ببافند. اما شبکه های آنها را نمی توان از نظر قدرت و بافندگی ماهرانه با آثار استادان واقعی - عنکبوت ها مقایسه کرد. علم مدرن هنوز قادر به بازتولید وب با استفاده از روش مصنوعی نیست. فناوری ساخت ابریشم عنکبوت همچنان یکی از اسرار طبیعت است.

هر کسی می تواند به راحتی تارهای عنکبوت آویزان شده بین شاخه های درخت یا زیر سقف در گوشه دور اتاق را پاک کند. اما تعداد کمی از مردم می دانند که اگر قطر تار 1 میلی متر باشد، می تواند باری با وزن تقریبی 200 کیلوگرم را تحمل کند. سیم فولادی با همان قطر می تواند به میزان قابل توجهی کمتر مقاومت کند: 30 تا 100 کیلوگرم، بسته به نوع فولاد. چرا وب چنین ویژگی های استثنایی دارد؟

برخی از عنکبوت ها تا هفت نوع نخ می چرخند که هر کدام هدف خاص خود را دارند. نخ ها را می توان نه تنها برای گرفتن طعمه، بلکه برای ساخت پیله و چتربازی نیز استفاده کرد (با برخاستن در باد، عنکبوت ها می توانند از تهدید ناگهانی فرار کنند و عنکبوت های جوان از این طریق به مناطق جدید سرایت می کنند). هر نوع وب توسط غدد خاصی تولید می شود.

تار مورد استفاده برای گرفتن طعمه از چندین نوع نخ تشکیل شده است (شکل 1): قاب، شعاعی، شکار و کمکی. بزرگترین علاقه دانشمندان نخ قاب است: هم استحکام بالا و هم کشش بالایی دارد - این ترکیبی از خواص است که منحصر به فرد است. استحکام کششی نهایی نخ قاب عنکبوت آرانئوس دیادماتوس 1.1-2.7 است. برای مقایسه: استحکام کششی فولاد 0.4-1.5 گیگا پاسکال و موی انسان 0.25 گیگا پاسکال است. در عین حال، نخ قاب می تواند 30-35٪ کشیده شود و بیشتر فلزات می توانند تغییر شکل بیش از 10-20٪ را تحمل کنند.

بیایید یک حشره پرنده را تصور کنیم که به یک شبکه کشیده برخورد می کند. در این صورت باید نخ تار کشیده شود تا انرژی جنبشی حشره پرنده به گرما تبدیل شود. اگر تار انرژی دریافتی را به شکل انرژی تغییر شکل الاستیک ذخیره می کرد، آنگاه حشره مانند ترامپولین از روی تار می پرید. یکی از ویژگی های مهم وب این است که در طول کشش سریع و انقباض متعاقب آن مقدار بسیار زیادی گرما آزاد می کند: انرژی آزاد شده در واحد حجم بیش از 150 MJ/m3 است (فولاد 6 MJ/m3 آزاد می کند). این به وب اجازه می دهد تا به طور موثر انرژی ضربه را از بین ببرد و زمانی که قربانی در آن گرفتار می شود، کشش زیادی نداشته باشد. تار عنکبوت یا پلیمرهایی با خواص مشابه می توانند مواد ایده آلی برای زره ​​های بدن سبک وزن باشند.

در طب عامیانه چنین دستور العملی وجود دارد: برای جلوگیری از خونریزی، می توانید یک تار عنکبوت را روی زخم یا ساییدگی بمالید و با دقت آن را از حشرات و شاخه های کوچک گیر کرده در آن پاک کنید. به نظر می رسد که تار عنکبوت اثر هموستاتیک دارد و بهبود پوست آسیب دیده را تسریع می کند. جراحان و پیوند شناسان می توانند از آن به عنوان ماده ای برای بخیه زدن، تقویت ایمپلنت ها و حتی به عنوان خالی برای اندام های مصنوعی استفاده کنند. با استفاده از تار عنکبوت، می توان خواص مکانیکی بسیاری از موادی که در حال حاضر در پزشکی استفاده می شود، به طور قابل توجهی بهبود بخشید.

بنابراین، تار عنکبوت یک ماده غیرمعمول و بسیار امیدوارکننده است. چه مکانیسم های مولکولی مسئول خواص استثنایی آن هستند؟

ما به این واقعیت عادت کرده ایم که مولکول ها اجسام بسیار کوچکی هستند. با این حال، همیشه اینطور نیست: پلیمرهایی در اطراف ما گسترده هستند که دارای مولکول های طولانی هستند که از واحدهای یکسان یا مشابه تشکیل شده اند. همه می دانند که اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده در مولکول های طولانی DNA ثبت می شود. همه کیسه‌های پلاستیکی متشکل از مولکول‌های پلی اتیلن طولانی در هم در دست داشتند. مولکول های پلیمری می توانند به اندازه های بسیار زیادی برسند.

به عنوان مثال، جرم یک مولکول DNA انسان حدود 1.9·10 12 amu است. (با این حال، این تقریباً صد میلیارد بار بیشتر از جرم یک مولکول آب است)، طول هر مولکول چندین سانتی متر است و طول کل مولکول های DNA انسان به 10 11 کیلومتر می رسد.

مهمترین دسته پلیمرهای طبیعی پروتئین ها هستند که از واحدهایی به نام اسیدهای آمینه تشکیل شده اند. پروتئین های مختلف عملکردهای بسیار متفاوتی را در موجودات زنده انجام می دهند: آنها واکنش های شیمیایی را کنترل می کنند، به عنوان مصالح ساختمانی، برای محافظت و غیره استفاده می شوند.

نخ داربست تار از دو پروتئین تشکیل شده است که به آنها اسپیدروین 1 و 2 (از انگلیسی عنکبوت- عنکبوت). اسپیدروین ها مولکول های بلندی هستند که جرم آنها بین 120000 تا 720000 amu است. توالی اسید آمینه اسپیدروین ها ممکن است از عنکبوت به عنکبوت متفاوت باشد، اما همه اسپیدروین ها ویژگی های مشترکی دارند. اگر به طور ذهنی یک مولکول بلند اسپیدروئین را در یک خط مستقیم بکشید و به دنباله اسیدهای آمینه نگاه کنید، معلوم می شود که از بخش های تکراری تشکیل شده است که مشابه یکدیگر هستند (شکل 2). دو نوع منطقه به طور متناوب در مولکول: نسبتاً آبدوست (آنهایی که از نظر انرژی برای تماس با مولکول های آب مطلوب هستند) و نسبتاً آبگریز (آنهایی که از تماس با آب اجتناب می کنند). در انتهای هر مولکول دو ناحیه آبدوست غیر تکراری وجود دارد و نواحی آبگریز از تکرارهای زیادی از اسید آمینه ای به نام آلانین تشکیل شده است.

یک مولکول بلند (به عنوان مثال، پروتئین، DNA، پلیمر مصنوعی) را می توان به عنوان یک طناب مچاله و درهم در نظر گرفت. کشش آن دشوار نیست، زیرا حلقه های داخل مولکول می توانند صاف شوند و به تلاش نسبتا کمی نیاز دارند. برخی از پلیمرها (مانند لاستیک) می توانند تا 500 درصد طول اولیه خود کشیده شوند. بنابراین توانایی تار عنکبوت (ماده ای ساخته شده از مولکول های بلند) برای تغییر شکل بیشتر از فلزات تعجب آور نیست.

قدرت وب از کجا می آید؟

برای درک این موضوع، مهم است که روند تشکیل نخ را دنبال کنید. در داخل غده عنکبوتی، اسپیدروئین ها به شکل محلول غلیظ تجمع می یابند. هنگامی که رشته تشکیل می شود، این محلول از طریق یک کانال باریک از غده خارج می شود، این به کشش مولکول ها و جهت دهی آنها در جهت کشش کمک می کند و تغییرات شیمیایی مربوطه باعث می شود مولکول ها به هم بچسبند. قطعاتی از مولکول‌های متشکل از آلانین‌ها به هم می‌پیوندند و ساختار منظمی شبیه کریستال تشکیل می‌دهند (شکل 3). در داخل چنین ساختاری، قطعات به موازات یکدیگر قرار گرفته و توسط پیوندهای هیدروژنی به یکدیگر متصل می شوند. این نواحی هستند که با یکدیگر قفل شده اند و استحکام فیبر را فراهم می کنند. اندازه معمولی چنین نواحی متراکم مولکولی چندین نانومتر است. نواحی آبدوست واقع در اطراف آنها به طور تصادفی شبیه به طناب های مچاله شده پیچیده می شوند؛ آنها می توانند صاف شوند و در نتیجه از کشیده شدن تار اطمینان حاصل کنند.

بسیاری از مواد کامپوزیتی، مانند پلاستیک های تقویت شده، بر اساس همان اصل نخ داربست ساخته می شوند: در یک ماتریس نسبتا نرم و انعطاف پذیر، که امکان تغییر شکل را فراهم می کند، مناطق سخت کوچکی وجود دارد که مواد را قوی می کند. اگرچه دانشمندان مواد برای مدت طولانی با سیستم‌های مشابه کار می‌کنند، کامپوزیت‌های ساخته شده توسط انسان تازه شروع به نزدیک شدن به تارهای عنکبوت از نظر خواص خود کرده‌اند.

جالب اینجاست که وقتی وب خیس می شود، به شدت منقبض می شود (به این پدیده ابرانقباض می گویند). این به این دلیل رخ می دهد که مولکول های آب به فیبر نفوذ می کنند و مناطق آبدوست نابسامان را متحرک تر می کنند. اگر تار به دلیل وجود حشرات کشیده و آویزان شده باشد، در یک روز مرطوب یا بارانی منقبض می شود و در همان زمان شکل خود را بازیابی می کند.

اجازه دهید به یک ویژگی جالب شکل گیری نخ نیز توجه کنیم. عنکبوت تحت تأثیر وزن خود تار را گسترش می دهد، اما تار حاصل (قطر نخ تقریباً 1-10 میکرومتر) معمولاً می تواند جرمی شش برابر خود عنکبوت را تحمل کند. اگر وزن عنکبوت را با چرخاندن آن در سانتریفیوژ افزایش دهید، شروع به ترشح یک شبکه ضخیم تر و بادوام تر، اما کمتر سفت و سخت می کند.

وقتی صحبت از استفاده از تار عنکبوت می شود، این سوال مطرح می شود که چگونه می توان آن را در مقادیر صنعتی به دست آورد. در دنیا تأسیساتی برای «دوشیدن» عنکبوت‌ها وجود دارد که نخ‌ها را بیرون می‌کشند و روی قرقره‌های مخصوص می‌پیچند. با این حال، این روش بی اثر است: برای جمع آوری 500 گرم تار، 27 هزار عنکبوت با اندازه متوسط ​​مورد نیاز است. و در اینجا مهندسی زیستی به کمک محققان می آید. فن آوری های مدرن امکان معرفی ژن های کد کننده پروتئین های تار عنکبوت را به موجودات زنده مختلف مانند باکتری ها یا مخمرها می دهد. این موجودات اصلاح شده ژنتیکی به منابع شبکه های مصنوعی تبدیل می شوند. پروتئین های تولید شده توسط مهندسی ژنتیک را نوترکیب می گویند. توجه داشته باشید که معمولاً اسپیدروین های نوترکیب بسیار کوچکتر از نمونه های طبیعی هستند، اما ساختار مولکول (مناطق آب دوست و آبگریز متناوب) بدون تغییر باقی می ماند.

این اطمینان وجود دارد که وب مصنوعی از نظر خصوصیات نسبت به طبیعی کمتر نخواهد بود و کاربرد عملی خود را به عنوان یک ماده بادوام و دوستدار محیط زیست خواهد یافت. در روسیه، چندین گروه علمی از مؤسسات مختلف به طور مشترک در حال بررسی خواص وب هستند. تولید تار عنکبوت نوترکیب در موسسه تحقیقات دولتی ژنتیک و انتخاب میکروارگانیسم های صنعتی انجام می شود؛ خواص فیزیکی و شیمیایی پروتئین ها در گروه مهندسی زیستی، دانشکده زیست شناسی، دانشگاه دولتی مسکو مورد مطالعه قرار می گیرد. M.V. Lomonosov، محصولاتی از پروتئین‌های تار عنکبوت در مؤسسه شیمی بیورگانیک آکادمی علوم روسیه تشکیل می‌شوند و کاربردهای پزشکی آنها در مؤسسه پیوند شناسی و اندام‌های مصنوعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

حفره شکمی عنکبوت ها حاوی غدد عنکبوتیه متعدد است. مجاری آنها به لوله های چرخان کوچکی باز می شود که در انتهای شش زگیل عنکبوتیه روی شکم عنکبوت قرار دارند. به عنوان مثال، عنکبوت متقاطع حدود 500-550 لوله دارد. غدد عنکبوتیه ترشحی مایع و چسبناک متشکل از پروتئین تولید می کنند. این راز قابلیت سفت شدن آنی در هوا را دارد. بنابراین زمانی که ترشح پروتئین غدد عنکبوتیه از طریق لوله های در حال چرخش ترشح می شود، به صورت رشته های نازک سخت می شود.

12
1. عنکبوت متقاطع (با حفره شکمی باز)
2. زگیل عنکبوتیه عنکبوتی

عنکبوت شروع به چرخیدن تار خود به این صورت می کند: زگیل های تار را به زیرلایه فشار می دهد. در همان زمان، بخش کوچکی از ترشح آزاد شده، جامد می شود، به آن می چسبد. سپس عنکبوت با استفاده از پاهای عقب خود به بیرون کشیدن ترشح چسبناک از لوله های شبکه ادامه می دهد. هنگامی که از محل اتصال دور می شود، بقیه ترشحات به سادگی به رشته هایی که به سرعت سفت می شوند کشیده می شود.

عنکبوت ها از تارها برای اهداف مختلفی استفاده می کنند. در پناهگاه وب، عنکبوت یک ریزاقلیم مطلوب پیدا می کند، جایی که از دشمنان و آب و هوای بد نیز پناه می برد. برخی از عنکبوت ها تارهایی را در اطراف دیواره های لانه های خود می بافند. عنکبوت از تار خود تورهای چسبنده ای می بافد تا طعمه را بگیرد. پیله های تخم مرغ که در آن تخم ها و عنکبوت های جوان رشد می کنند نیز از تار عنکبوت ساخته می شوند. عنکبوت‌ها از تار برای سفر نیز استفاده می‌کنند - تارزان‌های کوچک از آن برای بافتن نخ‌های ایمنی استفاده می‌کنند که از آنها در برابر افتادن هنگام پریدن محافظت می‌کند. بسته به هدف استفاده، عنکبوت می تواند نخ چسبناک یا خشک با ضخامت خاصی ترشح کند.

از نظر ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی، تار عنکبوت به ابریشم کرم ابریشم و کرم ابریشم نزدیک است، فقط بسیار قوی تر و کشسان تر است: اگر بار شکستن ابریشم کاترپیلار 33-43 کیلوگرم در 1 میلی متر مربع باشد، پس برای تار عنکبوت آن است. از 40 تا 261 کیلوگرم در میلی متر مربع (بسته به نوع) است!

سایر عنکبوت ها مانند کنه های عنکبوتی و شبه عقرب ها نیز می توانند تار ایجاد کنند. با این حال، این عنکبوت ها بودند که در تار بافی به تسلط واقعی دست یافتند. از این گذشته، نه تنها توانایی ایجاد یک وب، بلکه تولید آن در مقادیر زیاد نیز مهم است. علاوه بر این، "بافندگی" باید در مکانی قرار گیرد که استفاده از آن راحت تر باشد. در عقرب های کاذب و کنه های عنکبوتی، پایه مواد اولیه تار... در سر و دستگاه بافندگی روی زائده های دهانی قرار دارد. در شرایط مبارزه برای هستی، حیواناتی که سرشان با مغز سنگین شده است، نه با تار عنکبوت، مزیت پیدا می کنند. عنکبوت ها همین هستند. شکم عنکبوت یک کارخانه تار واقعی است و وسایل چرخشی - زگیل عنکبوتیه - از پاهای شکمی آتروفی شده در قسمت زیرین شکم تشکیل می شود. و اندام عنکبوت ها به سادگی "طلایی" است - آنها چنان ماهرانه می چرخند که هر توری ساز به آنها حسادت می کند.

با دیدن یک عنکبوت، بسیاری از ما می ترسیم و سعی می کنیم آن را از بین ببریم. و تار عنکبوت هایی که در گوشه و کنار درختان آویزان هستند؟
چرا و چگونه عنکبوت آن را می بافد؟

بیایید سعی کنیم این را بفهمیم.
اولاً در شکم عنکبوت غدد عنکبوتی وجود دارد که ترشح چسبنده ای تولید می کند که به صورت نخ هایی در هوا سخت می شود و اندام های شکمی با زگیل های متحرک یک نخ و سپس یک فیبر از نخ ها تشکیل می دهند. عنکبوت با کمک چنگال ها و موهای شانه ای شکل روی اندام خود، به سرعت در امتداد تار می لغزد.

چرا عنکبوت به تار نیاز دارد؟

مانند توری برای گرفتن، زیرا آنها شکارچیان واقعی هستند. به دلیل مایع چسبناک، بسیاری از موجودات زنده از حشرات گرفته تا پرندگان وارد دام آنها می شوند.

وقتی قربانی در تله می افتد، قربانی تار را تاب می دهد و ارتعاشات سیگنالی را به عنکبوت منتقل می کند. او به جام نزدیک می شود، آنزیم گوارشی را می پاشد، آن را در پیله ای با تار می پیچد و منتظر می ماند تا از آن لذت ببرد.

برای تولید مثل
عنکبوت‌های نر توری‌هایی را در کنار تار ماده می‌بافند، سپس مرتباً با اندام خود می‌کوبند تا ماده‌ها را برای جفت‌گیری فریب دهند. و ماده یک نخ ترشح می کند که به پیدا کردن فردی برای جفت گیری کمک می کند. او نیز به نوبه خود، وب خود را به رشته های اصلی متصل می کند و به منتخب خود سیگنال می دهد که او اینجاست، و او، بدون پرخاشگری، در امتداد تار متصل فرود می آید تا جفت گیری کند.

برای حرکت
مواردی وجود داشته است که عنکبوت در یک کشتی در دریاهای آزاد دیده شده است.

برخی از نمونه ها از وب به عنوان حمل و نقل استفاده می کنند. آنها بر روی اجسام مرتفع بالا می روند و یک نخ چسبناک آزاد می کنند که فوراً در هوا یخ می زند. و عنکبوت روی تار عنکبوت با باد مخالف به محل زندگی جدید پرواز می کند.
عنکبوت های بالغ نه چندان بزرگ می توانند تا 2 تا 3 کیلومتر در هوا بلند شوند و به این طریق سفر کنند.

مثل بیمه
برای جامپرها، رشته وب به عنوان بیمه در برابر شکارچیان عمل می کند و به این ترتیب آنها می توانند از آن برای حمله به طعمه استفاده کنند.
رتیل روسیه جنوبی همیشه دارای یک رشته وب به سختی قابل توجه است که برای یافتن ورودی لانه خود کشیده شده است. اگر ناگهان نخ پاره شود و خانه خود را از دست بدهد، شروع به جستجوی یک نخ جدید می کند.
اسب همچنین می تواند شب ها بخوابد، بنابراین از دست دشمنان فرار می کند.

به عنوان پناهگاهی برای آیندگان
برای تخمگذاری، ماده یک پیله از الیاف تار عنکبوت می بافد که امنیت فرزندان آینده را فراهم می کند.
صفحات (اصلی و پوشش) پیله از نخ های ابریشمی آغشته به ماده یخ زده بافته شده اند، بنابراین مانند پوسته پوستی بسیار بادوام هستند.
پیله هایی وجود دارند که شل هستند و شبیه یک توپ پنبه ای هستند.

برای آستر
رتیل دیواره های گودال های خود را با توری می پوشاند تا دیواره ها خرد نشوند و روی سوراخ ورودی یک پوشش متحرک اصلی می سازد.
شکار گرفتن